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Der Einflu einer Bestrahlung der Kathode mit ultraviolettem Licht auf die selbstndige Glimmentladung.

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B3
1927
ANNALEN DER PHYSIE
VIEETE FOLBE. BAND 82
Der Ednflup einev Bestrahlurzy der Eathode
?nit ultraviolettern Licht auf die selbsta*adige
GMmmentladuuzg;
von E r i c h S a l x w e d e l
1.
(Hierzu Tafel 1V and V)
F u r die Theorie der Glimmentladung ist ein Komplex
von Beobachtungen von Wichtigkeit, der zeigt, dafi die selbstandige Glimmentladung *) (78) durch kunstliche Erhohung der
Zahl der Entladungstriiger beeinflufit werden ksnn. Die ersten
in dieser Richtung erfolgreich unternommenen Versuche stammen
von W. H i t t o r f aus dem Jahre 1884 (1). Es gelang ihm
nachzuweisen , daS der Kathodenfall einer Glimmentladung
durch gluhende Kathoden herabgesetzt werden kann. Beim
Ergluhen der Kathode steigt gleichzeitig die Entladestromstarke
und die Spannung an den Elektroden wird kleiner. Von den
verschiedensten Seiten (2-7) ist diese Tatsache bestatigt und
eingehend untersucht worden. Die Erniedrigung des Kathodengefalles an gluhenden Kathoden ist nur dann vorhanden, wenn
die Kathode eine geniigende Anzahl von Thermoionen aussendet [vgl. R. S e e l i g e r (19) und die dort angegebene Literatur,
weiter W. H i t t o r f (l), G. C. S c h m i d t (9), A. G u n t h e r s c h u l z e (70)]. A. G u n t h e r s c h u l z e (62, 70) beobachtete, daB
der normale Kathodenfall bis zu Temperaturen der Kathode
von 1000° C nicht unbetrachtlich ansteigt. E r fiihrt dies auf
die durch die geheizte Kathode hervorgerufene Erwarmung
des umgebenden Gases zuriick.
Die Erniedrigung des Kathodenfalles durch Bombardierung
der Kathode oder auch nur des dunklen Kathodenraumes mit
Kanal- und Kathodenstrahlen zeigten G. W i e d e m a n n und
C. S c h m i d t (S), weiter C. S c h m i d t ('24), A. J a c h a n (10) und
A. W e h n e l t und A. J a c h a n (11). R. R e i g e r (12) hatte den
1) Die eingeklammerten ( ) Zahlen verweisen auf das Literaturvereeichnis auf S. 343.
Annalea der Physik. IV. Folee. 6?.
20
306
E. Salztuedel
gleichen Erfolg, wenn er die Kathode von einer zweiten Glimmentladung umspulen lie&
H. D e m b e r und B. Gehlhoff (13, 14) erbrachten den
Nachweis, da6 durch Bestrahlung einer Alkalimetallkathode
mit sichtbarem und ultraviolettem Licht der Kathodenfall
herabgesetzt werden kann. Im Zusammenhang hiermit steht
eine Beobachtung, die zuerst von A. L a m b e r t z (151, dann auch
von H. G r e i n a c h e r (16, 72) und L. B e r g m a n n (17) beschrieben
worden ist. E s handelt sich um die Herabsetzung der Ziindspannung an einer der iiblichen mit Neon gefullten Glimmlampen bei Belichtung der Kathode.
Den Anodenfall in iihnlicher Weise zu beeinflussen wie
den Kathodenfall, ist von W. H i t t o r f ( 1 ) und E. G o l d s t e i n ( 2 )
ohne Erfolg versucht worden. Sie fanden, da6 eine starke
Erhitzung der Anode keinen EinfluB auf das Entladungspotential hat. I. A. C u n n i n g h a m (3) dagegen beobachtete,
daB der Anodenfall mit steigender Temperatur eines gluhenden
Platindrahtes langsam abnimmt. A. W e h n e l t (5) hat diese
Untersuchungen an Metalloxydanoden bestatigt. Jedoch konnte
er nur eine geringe Beeinflussung des Anodenfalles wahrnehmen.
E r fiihrt das darauf zuruck, daB gliihende Metalloxyde im
Vakuum nur negative Teilchen aussenden. R. R e i g e r (12)
stellte eine Beeinflussung des Anodenfalles durch Umspiilen
der Anode mit einer zweiten Glimmentladung fest.
Die Ergebnisse der vorher erwahnten Arbeiten, die sich
mit der kiinstlichen Beeinflussung des Kathoden- bzw. Anodenfalles beschaftigen, lassen sich dahin zusammenfassen, daB in
allen den Fallen eine Beeinflussung der normalen Glimmentladung zu erwarten ist, in denen es gelingt, die Zahl der
Entladungstrager direkt oder indirekt zu vermehren. Als
wesentlichstes Merkmal ist dabei die VergroBerung der Stromdichte hervorgehoben worden [s. R. H o l m (18),R. S e e l i g e r (19),
vgl. auch H. Stucklen(2O)l. Dabei ist es gleichgultig, ob es
sich urn eine Vermehrung der positiv oder negativ geladenen
Teilchen handelt. Die Vorbedingung dafiir scheint nur darin
zu bestehen, daB die fremd erzeugten Teilchen auch tatsachlich
in die Entladung ubergehen, d. h. einen ihrer Ladung und
Zahl entsprechenden Teil des Stromtransportes zmischen den
Elektroden ubernehmen.
Ber Einfl.p einer Bestranlung der Kathode usw.
307
Die obigen Untersuchungen besch'aftigen sich entweder
nur mit der Vednderung des Kathodenfalles oder der des
Anoden falles, nicht aber mit der Frage, inwieweit einer h d e rung des einen eine etwaige gleichzeitige Anderung des anderen
parallel geht.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, den EinfluB einer Bestrahlung der Kathode mit ultraviolettern Licht
auf die Qlimmentladung zu untersuchen.
Die Versuche von H. D e m b e r und G. Gehlhoff (13) Rind
seinerzeit an einer Kalium-Natriumlegierung in Wasserstoff
und von G- Gehlhoff (14) an einer Kaliumkathode in Argon
ausgefuhrt worden. Es hatte sich bei Belichtung der Kathode
eine erhebliche Herabsetzung des Kathodenfalles und eine
damit parallelgehende Erhbhung der Stromstarke ergeben. Mit
stejgender Entladestromstarke nahm der Effekt ab. Auch bei
Bestrahlung der Kathode durch eine 2 mm starke Glasscheibe
hindurch konn te eine nicht unerhebliche Beeinflussung des
Kathodenfalles beobachtet werden.
I n einzelnen Fallen trat statt einer Erniedrigung des
Kathodenfalles eine Erhohung und eine gleichzeitige Verringerung der Stromstarke bei stark anormalem Gefalle und
groBer Stromstarke ein.
Versuche, durch Bestrahlung einer Kupferkathode das
Kathodengefalle herabzusetzen, schlugen fehl, ebenso wie bereits
im Jahre 1902 von W. C. B a k e r (21) an einer Zinkplatte
unternommene. H. D e m b e r und G. Gehlhoff fuhrten das
Versagen dieser Versuche darauf zuruck, daB der lichtelektrische
Strom an Kupfer bzw. Zink (in beiden Fallen etws von der
GrbBenordnung lodQAmp.) im Verhaltnis zum Glimmentladungsstrom (etwa
Amp.) vie1 zu gering war, als da6 er sich
bemerkbar machen konnte.
Diese Anvicht konnte durch die Untersuchungen der vorliegenden Arbeit, die sich mit der Entladung an Kupfer- und
Aluminiumelektroden beschaftigte, bestatigt werden. Um den
durch Bestrahlung derartiger Kathoden hervorgerufenen Effekt
deutlich erkennbar zu gestalten, erwies es sich als unumganglich notwendig, die Entladung bei Stromstarken zu untersuchen,
die angenahert von der GroBenordnung des vorhandenen lichtelektrischen Effektes waren.
20 *
Z.8alzwedeE
308
Entladungen bei derartig kleinen Stromstarken sind bisher
von keiner Seite untersucht worden.
Die vorliegende Arbeit zerfallt daher in zwei Teile. Der
erste Teil enthalt Untersuchungen uber die Glimmentladung
bei Stromstarken kleiner als 5 .
Amp., der zweite den
EinfluB einer Bestrahlung der Kathode mit ultr aviolettem
Licht auf die Glimmentladung.
Versuohsanordnung
Das zu den spBterhin wiedergegebenen Untersuchungen
verwandte Versuchsrohr hattc die durch Fig. 1 dargestellte
Form. Der mittlere, etwa 260 mm lange Teil des Versuchsrohres hatte eine lichte Weite von 70 mm. Die Elektroden
waren, durch Bernstein isoliert, in die AnsBtze an den Enden
= Anode
K = Eathode
L = Quecksilberlampe
F = FluBspat-
A
achromat
Q = Quarefenster
6
Fig. 1
des Hauptrohres eingekittet. Soweit die Elektrodenzuleitungen
sich im Inneren des Rohres befanden, waren sie mit Glas umgeben, urn ein Ansetzen der Entladung an anderen Stellen als
den Elektroden zu verhindern. Der Durchmesser der kreisftrmigen Elektroden betrug fast immer 20 mm. Beim Einkitten der Elektroden wurde darauf geachtet, daB sie m6glichst genau einander parallel waren.
Zwecks Einfiihrung von Sonden befanden sich an dem
Versuchsrohr zwei seitIiche Ansatze, von denen im allgemeinen
jedoch nur der eine, mit einem Schliff versehene, benutzt wurde.
Ein weiteres unter einem Winkel von ungefahr 50° an
das Hauptrohr angeblasenes Ansatzrohr war mit einer aufgekitteten Quarzplatte versehen, durch die hindurch die Belichtung der Kathode erfolgte.
B e r Einfiup einer Besirahlung der Kathode usw.
309
Zur Erzeugung des ultravioletten Lichtes diente eine
Quecksilberdampflampe. Die Konzentration der von ihr ausgshenden Lichtstrahlen auf die Kathode geschah mit einem
Quarzfluhpatachromaten. Eine direkte Belichtung der Xnnenwand des Versuchsrohres wurde dabei nach Mijglichkeit vermieden.
Die Kathode war durch einen Schliff leicht auswechselbar
angebracht.
I n der Vakuumleitung befand sich kurz vor der Versuchszelle ein Kuhlrohr, das in flussige Luft tauchte, um Quecksilberdampfe und Feuchtigkeit auszufrieren.
frde
-+A = Anode
K = Kathode
S = Sonde
IFA = Abzweigwideratand
Jodkadmium
2 = Zusatswiderstand (1 * l o s Ohm) in Amylalkohol
G = Galvanometer
Q = Quadratelektrometer
L = Lutzwhes Einfadenelektrometer
1
Fig 2
I n einigen Fallen trat an die Stelle des eben beschriebenen
Versuchsrohres ein ahnlich gebautes mit geringerem Rohrdurchmesser (30 mm). Die beiden zur Einfuhrung von Sonden
clienenden Ansatzrohre befanden sich bei diesem Versuchsrohr
dicht beieinander.
Die Elektrodenentfernung muBte aus spater anzugebenden
Griinden moglichst klein gewahlt werden. Sie war verschieden
und ist bei den einzelnen Versuchen mit angefiihrt.
Die zur Erzeugung der Entladung verwandte Schaltung
gibt Fig. 2 wieder.
310
3.Salzwedel
Unter ,,EMK." mSge im folgenden stets der Teil der
Batteriespannung verstanden werden, der zur Erzeugung der
gewiinschten Entladestromstiirke verwandt wird. Also in
Schaltung Fig. 2, das Potential der Stelle, an der sich die
Abgreifsonde im Widerstand W, befindet.
Unter ,,Anodenspannung" moge die Spannung der Anode
gegenuber der geerdeten Kathode veratanden werden.
Die Empfindlichkeit des zur Messung der Entladestromstarke dienenden Galvanometers G (Fig. 2) betrug bei einem
Abstand Spiegel-Skala von rund 2,5 m und Beobachtung des
Amp., bzw. durch AnAusschlages mit einem Fernrohr 4,56 bringungeines parallel geschalteten Widerstandes 5,72.10-*Amp.
pro Skalenteil.
Mit Hilfe des Quadrantelektrometers Q konnte die Anodenspannung gemessen werden. Das Elektrometer befand sich in
Quadrantschaltung. Durch Anlegen einer Hilfsspannung an
das sonst geerdete Quadrantenpaar konnte der MeBbereich
beliebig verandert werden. Die durchschnittliche Empfindlichkeit betrug etwa 0,20 Volt pro Skalenteil Ausschlag bei einem
Skalenabstand von rund 2,5 m. Das Elektrometer war mit
Paraffinoldampfung versehen.
Auf gute Isolation aller stromfuhrenden Teile muSte besonders geachtet werden.
Die Messung des Kathoden- bzw. Anodenfalles erfolgte
mit Hilfe von Platinsonden, die entweder fest oder durch einen
Schliff drehbar in die seitlichen Ansatze des Entladungsrohres
eingefuhrt worden waren. Zur Herstellung der Sonden diente 'Ilo.
spaterhin auch ein 2/100 mrn starker Platindraht, der bis auf
eine etwa 'la
mm lange Spitze in, ein nur wenig etkkeres
Glasrohrchen eingeschmolzen war. Zur Potentialmessung war
die Platinsonde mit einer Backe eines Lu tzschen Einfadenelektrometers verbunden. Die Messung des Sondenpotentials
geschah durch Kompensation des Ausschlages des Elektrometerfadens, indem an die andere Backe ein Potential gleicher
Gro6e und gleichen Vorzeichens gelegt wurde wie das Sondenpotential (a. Fig. 2.)
Zur Ermittelung des in der Versuchsanordnung vorhandenen Gasdruckes dien te ein U-fijrmig gebogenes, verkiirztes
Der Ein$ujl einer Bestrahlung der Kathode usw.
311
Quecksilbermanometer, zu dessen Ablesung ein Kathetometer
zur Verfugung stand.
Als Elektrodenmaterial dienten Kupfer- und Aluminiumscheiben, und in einigen Fallen auch Scheiben aus einer
Kupfer-Zinklegierung.
Die Entladung wurde in Luft und Wasserstoff untersucht.
Die Luft war durch langsames Uberleiten iiber Phosphorpentoxyd und Schwefelsiiure getrocknet worden.
Der elektrolytisoh hergestellte Wasserstoff passierte, bevor
er in die Anordnung eindringen konnte, eine Reihe von Waschflaschen, die mit KOR, AgC1, H,SO, und P,06 gefullt waren.
Es lie8 sich dabei jedoch nicht vermeiden, daB der so hergestellte Wasserstoff noch geringe Spuren von Feuchtigkeit
aufwies.
Teil I
Die Glimmentladung bei kleinen Stromstlirken
Eine bisher fast allgemein verbreitete Ansicht besagt, daB
eine Verringerung der Stromstlrke einer selbstandigen Glimmentladung unter ein gewisses Minimum nicht moglich . sei')
(18, 19, 22, 23, 25, 78). Als die zur Aufrechterhaltung einer
Glimmentladung bei den Alkalimetallen erforderliche Stromstarke gilt etwa eine Stromstkke von der GrbBenordnung
Amp., bei den anderen Metallen eine Stromstarke in der
GroBenordnung lo-' Amp. (13, 51, 52, 53). Die Ansicht von
der erforderliohen Minimalstarke basiert vielfach auf der Annahme , daB zur Aufrechterhaltung einer geniigend groBen
Raumladung eine minimale Stromdichte (19, 57, 62) notwendig
sei (18, 19, 41).
F. M. P e n n i n g (26) hat kiirzlich der Vermutung Ausdruck
gegeben, da8 auch bei kleinen Stromstarken eine kontinuierliche Entladung miiglich sei. Er verweist auf die von (2. H o l s t
und E. O s t e r h u i s (27) in einem Stromstarkegebiet von 10-6 bis
Amp. studierte Entladungsform und auf die von
I. S c h m i e r e r (28), R. S e e l i g e r und I. S c h m e k e l ( 2 5 ) an mit
Neon gefiillten Glimmlampen gemachten Beobachtungen. I n
1) Die hier angegebene Literatur erhebt keinen Anspruch auf Vollstandigkeit.
2. 8alzwedel
312
diesen beiden Fallen handelt es sich jedoch nicht um eine
der gewohnlichen Glimmentladung gleiche Form der Entladung
bei kleinen Stromstarken. Bei der von G. H o l s t und E. Osterh u i s studierten Entladungsform besitzt das Feld vor der
Kathode noch nicht geniigende Konzentration, urn einen
Kathodenfall ausbilden zu konnen.
Bei den zuerst von
I. S c h m i e r e r (28) veroffentlichten Beobachtungen an Glimmlampen handelt es sich ebenfalls urn keiue Glimmentladung,
sondern um eine raumladungsfreie Townsendentladung bei
niederen Drucken (25). Es mijge hier gleich darauf hingewiesen
werden, daB eine der zuletzt aufgefuhrten Entladungsform, bei
der nur die Anode mit einem schwach leuchtenden Glimmlicht umgebea ist, vollig iiquivalente bei den hiesigen Versuchen bisweiIen an Aluminiumelektroden in Wasserstoff beobachtet werden konnte. Jedoch war diese Entladungsform
nur voriibergehend stabil. Nach etwa einer halben Stunde
Stromdurchgangs ging sie von allein in eine normale Glimmentladungsform iibber. Dabei stieg die Stromst'irhe in einem
Fall z. B. von 1,5 lou6 Amp. auf 2,4 . lov6 Amp. Diese Tatsache steht in flbereinstimmunq mit T o w n s e n d s (29) theoretischen Uberlegungen, aus denen ein Anstieg der Stromstarke
bei Konzentration des elektrischen Feldes vor der Kathode
folgt. [Vgl. auch R. S e e l i g e r und I. S c h m e k e l (25)].
I m Zusammenhang mit obigen Betrachtungen iiber bei
kleinen Stromstarken mogliche Entladungsformen sei auch auf
die interessanten Untersuchungen, allerdings an unselbstandigen
Entladungen, von H. A. W i l s o n (52) und J. W i i r s c h m i d t (53)
hingewiesen. H. A. W i l s o n zweigte einen Bruchteil des Hauptentladestromes mit Hilfe einer dritten, senkrecht z u der Verbindungslinie der beiden anderen angebrachten Elektrode ab
und gelangte so zu einer sehr kIeinen Entladestromstarke.
J. W u r s c h m i d t verwandte zu gleichem Zwecke eine Oxydkathode. [Vgl. hierzu M a r x (all].
Fur die spaterhin zu betrachtenden Erscheinungen war
nun die Erzeugung einer moglichst kleinen Entladestromstarke
von ausschlaggebender Bedeutung. Nur bei Stromstarken kleiner
als 5 .
Amp. traten die durch Belichtung der Kathode
hervorgerufenen Effekte deutlich erkennbar und gut meBbar
in die Erscheinung. Die hier unternommenen Versuche haben
-
Ber Einfiup einer Bestrahlung der Kathode u s u ~
313
ergeben, dafi such bei diesen kleinen Stromstarken eine ganz
normale Glimrnentladung aufrecht erhalten werden kann.
Zwecks Erzeugung derartiger Entladungen mufiten zwischen
Batterie und Elektrode sehr groBe Fliissigkeitswiderstande eingeschaltet werden. Bei der Schaltung Fig. 2 betrug der
zwischen Anode und dem Abzweigwiderstand ( W A ) liegende
Zusatzwiderstand (2) 1 los Ohm. Die Fliissigkeitswiderstande
befanden sich stets zwischen Batterie und Bnode, wabrend die
Kathode uber das Galvanometer geerdet war.
Weiterhin erwies es sich als unbedingt notwendig, alles
zu vermeiden, was storend auf die Entladung, insbesondere
auf den Feldverlauf zwischen den Elektroden einwirken konnte.
Dazu gehort vor allem der die Zahl der Entladungstrager verringernde EinfluB der Wandladung. E s ist hierauf schon
wiederholt hingewiesen worden (30, 31, 41). Vorversuche hatten
ergeben, daE fur die hier verfolgten Ziele Elektrodenanordnungen, wie z. B. eine kleine Kugel im Zentrum einer Hohlkugel und ahnliche Anordnungen, unbrauchbar waren. Dagegen erwies sich die Wahl eines weiten (70 mm Durchmesser)
Versuchsrohres und kleiner Elektrodenentfernungen, die im
allgemeinen nicht vie1 groBer waren als der Elektrodendurch-.
messer (20 mm), als durchaus giinstig. Ein EinfluS der
Ladungen auf der Innenwand des Versuchsrohres auf die Entladung war unter diesen Umstanden nicht mehr merkbar. Ein
verhaltnismafiig kleiner Elektrodendurchmesser war aus der
Erwagung heraus gewahlt worden, dab hierdurch einerseits die
Deformation des Feldes an den Randern der Elektroden durch
die Wandladungen vermieden werden konnte, andererseits, weil
so einer von allen Seiten erfolgenden Diffusion neuer Gasteilchen in die Strombahn keine Hindernisse im Wege standen.
Eine Erwarmung der Strombahn wurde dadurch vermieden.
Die Beschaffenheit der Elektrodenoberflache war von
groBem EinfluB. Eine Reihe der untersuchten Elektroden
zeigte schon nach kurzer Zeit des Stromdurchganges Alterungserscheinungen, die unter anderem zum Auftreten von Scintillationen (1, 32, 62, 78) und zu einer Entladungsform fiihrten,
die vielfach als kalte Bogenentladung (32, 33, 34, 60) bezeichnet
wird. Diese Entladungsform (vgl. Fig. 3, Taf. IV) besteht darin,
da6 sich auf der Kathodenoberflache ( K ) eine oder mehrere
314
E. Salrwedel
,,Fackeln" ausbilden. Das Anodenglimmlicht ( A ) hat dabei im
allgemeinen normales Aussehen.
Derartige Storungen werden verursacht durch geringe
Verunreinigungen und ungleichmaBige Beschaffenheit der
Elektrodenoberflache. Zu den Verunreinigungen 'gehtiren auch
Spuren von Quecksilberdampf, der sich sehr leicht auf der
Kathode niederschlagt. Das in flussige Luft tauchende Kuhlrohr sorgte bei den Versuchen fur die Fernhaltung des Quecksilbers von dem Entladungsrohr. Sauber geschabte Elektroden
fuhrten sehr schnell zu den erwahnten Alterungserscheinungen.
Dagegen erwies es sich ah zweckma6ig, die Elektroden zu
polieren. Darauf folgendes sorgfaltiges Abwaschen mit Alkohol
und .&her trug zu grtiI3erer Reinheit ihrer Oberflache bei.
Unter diesen Umstanden traten die Alterungserscheinungen
wahrend der Benutzungsdauer der Elektroden nicht mehr in
die Erscheinung. Die Politur der Elektroden beugte gleichzeitig dem Entstehen einer intermittierenden Entladung vor,
die sich zeitweise auBerordentlich stSrend fiir die Messungen
bemerkbar machte. Durch irgendeinen Eingriff diese Intermitteneen zu beseitigen, gelang nicht immer. Zuweilen verschwanden sie, wenn langere Zeit die Entladung eines Funkeninduktoriums z wischen den Elektroden iibergegangen war.
Vielfach muBten allerdings die Elektroden erneut werden.
Aus den eben erwahnten Tatsachen geht deutlich hervor,
da6 die Reinheit und die gleichmafiige Beschaffenheit der
Elektrodenoberflache fur die Erzeugung einer einwandfreien
Entladung von allergr6Bter Bedeutung ist (vergl. auch
R. S e e l i g e r (19, 35) und (36 37, 41, 74).
Bei sorgfaltiger Herstellung konnten an den verwandten
Elektroden Entladungen erzeugt werden, die auch bei langerem
Stromdurchgang weitgehend konstante Verhaltnisse aufwiesen
und bei Belichtung der Kathode selbst ganz minimale Anderungen der Entladungsparameter festzustellen gestatteten. Anzeichen einer Diskontinuitat waren dabei nicht vorhanden.
Es mijge jedoch nicht unerwahnt bleiben, da6 hier auch
einige Falle verwertet worden sind, in denen (in der Hnuptsache bei Aluminiumelektroden) die Entladung im Qebiet
kleinster Entladestromstarken wohl als eine diskontinuierliche
Entladung zweiter Art (38) (5. unten) zu bezeichnen war. Aller-
Der Einfiup einer Bestrahlung der Kathode usw.
315
dings war die Frequenz so gro6, da6 ein gelegentlich in den
Stromkreis geschaltetes Telephon nur einen Ton sehr hoher
Schwingungszahl vernehmen lie& (Es ist nicht ausgeschlossen,
da6 erst durch dns Einschalten des Telephons die Diskontinuitaten hervorgerufen worden sind.) Gegeniiber der Tragheit
der verwandten Me6instrumente (das Quadrantelektrometer war
mit Oldampfung versehen) traten diese Intermittenzen nicht
mehr storend in die Erscheinung. Nebenbei sei erwiihnt, daB
die Frequenz der Diskontinuitaten in den einzelnen Teilen
des Entladekreises eine verschiedene ist. Am empfindlichsten
reagiert in der Schaltung Fig. 2, S. 309, die Anode auf Unregelma6igkeiten in der Entladung [vergl. R. R e i g e r (71) und
M a r x (48), 8. auch E. W i e d e m a n n und G. C. S c h m i d t (76)
und GF. V a l l e (73)].
Vielfach wird als Ursache der Diskontinuitaten der VOPgeschaltete groBe Fliissigkeitswiderstand angesehen (23, 39,
40, 41), sicherlich nicht mit Unrecht, obgleich bei den hiesigen
Versuchen ohne gleichzeitige Anwesenheit des Entladungsrohres
im Stromkreis ein Ton im Telephon niemals gehdrt werden
konnte. Man darf den Vorschaltwiderstand jedenfalls nicht
allein fur diese Stijrungen verantwortlich machen.
Die Entladungen werden im allgemeinen eingeteilt in
kontinuierliche und diskontinuierliche. G. V a l l e (38, 73) macht
noch einen Unterschied zwischen diskontinuierlichen Entladungen erster und zweiter Art. Definiert man als eine
kontinuierliche eine Entladung, bei der sich in ununterbrochenem,
gleichma6igem Strome durch einen senkrecht zur Entladungsachse gelegten Schnitt in jedem unendlich kleinen Zeitintervall
die gleiche Elektrizitatsmenge bewegt, so erscheint die oben
erwahnte Uliederung der Entladungen wegen der Unterteilung
einer Elektrizitatsmenge in Elementarladungen nicht haltbar.
Es kann, gleichgultig , welcher GroBenordnung die Entladestromstarke angehort, in jedem Falle nur von einer diskontinuierlichen Entladung gesprochen werden (8. auch zu dieser Frage
(48, 49, 50, 73) und die dort angegebene Literatur). Die
Frequenz dieser Entladungen ist dabei von den verschiedensten
Umstanden abhangig. Dazu gehort u. a. die Beschaffenheit
des au6eren Stromkreises, der Entladungsbahn und der Elektroden. Von nicht zu unterschatzender Bedeutung ist schlieB-
316
3.Sulzwedel
lich der Entladungsvorgang selhst. Im Zusammenhang hiermit moge die bei den Versuchen oft beobachtete Tatsache
erwahnt werden, da6 durch Belichtung der Kathode selbst
Diskontinuitaten niederer Frequenz praktisch beseitigt werden
konnen, [xhnliche Beobachtungen siehe bei E. W i e d e m a n n
und H. E b e r t (79)].
Die untersuchte Entladung zeigt auch bei den kleinsten
Stromstarken grundsatzlich die gleichen typischen Entladungsmerkmale wie die Entladung bei grijlleren Ytromstarken. Dazu
gehiiren in Luft und Wasserstoff: Hittorfscher und Faraciayscher Dunkelraum, Kathodenglimmlicht, positive Saule und
Anodenglimmlicht. Nur die Unterscheidung zwischen normalem
und anormalem Kathodengefalle auf Grund der iiblichen Definition [ W a r b u r g (43)], die auf dem Hehlschen Gesetz (44)
aufbaut, bereitet groBe Schwierigkeiten, und zwar aus folgenden Grunden:
1. Auch bei hohen Gasdrucken und kleinsten Stromstarken
findet bei der gewahlten Versuchsanordnung eine, wenn auch
geringe Streuung der Entladungstrager nach der Glaswand von
den Elektroden aus statt. Der Kathodenrand und auch die
Ruckseite der Kathode [s. hierzu auch (Sl)] erscheinen daher
meistens von einem schwach leuchtenden Glimmlicht umgeben.
Unvollstandige Bedeckung der Elektroden gehort bei den Entladungen geringer Stromstarke zu den anormalen Entladnngserscheinungen, die im allgemeinen nur dann auftreten, wenn
die Elektroden schon sehr lange benutzt worden sind oder
ihre Oberflache irgendwie verunreinigt ist.
2. Die Intensitat des von den leuchtendon Teilen der
Entladung emittierten Lichtes ist auBerordentlich gering. Die
Entladung ist n u r bei guter Verdunkelung des Zimmers zu
erkennen. Die geringe Lichtintensitkt erschwert die Beurteilung,
inwieweit die Kathodenoberflache von dem Kathodenglimmlicht
bedeckt ist.
Fig. 4, Taf. I V zeigt eine Entladung bei einem Druck von
2,9 mm Hg und einer Entladestronistarke von 1,8
Amp.
an Aluminiumelektroden in Luft (die Belichtungszeit der photographischen Platte betrug 2 Stunden. Die Entladung war im
Dunkeln fur das Auge nur schwach sichtbar). Anodenglimmlicht und positive Saule gehen kontinuierlich ineinander iiber.
-
D e y Binflup einer Bestraitlung der liathode usw.
317
Am Ende der positiven Saule scheint sich eine Schicht ablosen zu wollen. Das Kathodenglimmlicht bedeckt, etwa 1 mm
von der Kathode entfernt, die ganze der Anode zugewandte
Seite der Kathode. Es zeigt eine ganz minimale Aufbiegung
an den Randern. L e h m a n n ( 4 5 ) fuhrt diese Aufbiegung auf
die an den RAndern herrschende geringe Stromstarke zuruck
[vgl. M a r x (46)]. Der Rand und die Riickseite der Kathode
sind von einem kaum erkennbaren Olimmlicht umgeben (s. auch
die folgenden Figuren). Auch die Anode ist mit einer feinen
Glimmhaut auf der Ruckseite bedeckt. Interessant ist die scharfe
Begrenzung des Kathodenglimmlichtes und der positiven Saule
nachder Kathode zu [R.Holm(41,42),A. Guntherschulze(31)].
Erwahnenswert ist weiterhin die Tendenz der Entladung, sich
auf die Achse der Stromung zusammenzuziehen 1s. auch
A. G u n t h e r s c h u l z e (31)].
Bei konstantem Gasdruck wachsende Entladestromstarke
hat eine kontinuierliche Steigerung der Helligkeit der leuchtenden Entladungsteile zur Folge. Und zwar ist unter gleichen
Bedingungen die Helligkeit bei Aluminiumelektroden gr6Ber
als bei Kupferelektroden [s. Marx 47)].
Dieser Helligkeitssteigerung geht zunachst eine allmahlich
erfolgende Verbreiterung des Kathodenglimmlichtes und der
positiven Saule in der Achse der Entladung und eine dadurch
hervorgerufene Verkurzung des F a r a d ay schen Dunkelraumes
parallel (vgl. Fig. 5 u. 6, Taf.IV u. V). Die Ausdehnung der Glimmlichter erreicht bei einer gewissen Stromstarke ein Maximum. Bei
einem Druck von X,5 mm Hg betragt die zu der maximalen
Ausdehnung der Glimmlichter gehSrige Stromstarke an Aluminiumelektroden in Luft und 14,5 mm Elektrodenentfernung
rund 1,4 . 10-4 Amp. Bei weiter steigender Stromstiirke nimmt
die Lange der leuchtenden Entladungsteile wieder allmahlich
ab. (Dieses Ferhalten ist wohl zu einem bedeutenden Teil
auf die geringe Elektrodenentfernung zuruckzufiihren. Inwieweit
es fur grijBere Elektrodenentfernungen zutrifft, wurde hier
nicht untersucht.) I n diesem Stromstarkegebiet kommt es sehr
leicht zu einer Kontraktion des Kathoden- und anch Anodenlichtes auP eine bestimmte Stelle der Elektrodenoberflache und
zu iihnlichen Erscheinungen, wie sie schon fruher beschrieben
worden sind (46, 54).
318
2. Salzwedel
Abnehmender Gasdruck hat bei konstantgehaltener Batteriespannung und konstantem Vorachaltwiderstand die gleichen
h d e r u n g e n der Entladungsform zur Folge, wie sie im Gebiet
gro6er Entladestromstarken bekannt sind. Zu diesen h d e rungen gehiiren u. a.: VergroBerung des Hittorfschen Dunkelraumes, Verbreiterung des Kathodenglimmlichtes in der Achse
Stromstiirke x 4,56 x
Fig 8
Amp.
der Entladung, unscharfe Begrenzung desselben und gleichzeitiges Vorrucken nach der Anode, Auftreten der ersten
Kathodenschicht und Verkiirzung der positiven Saule (vgl. Fig. 4,
Taf. I V und Fig. 5 u. 7, Taf. I V u. V) [s. auch E. Marx(55)J
J e nach der angelegten Batteriespannung rei6t die Entladung
bei gro6erem oder kleinerem Druck ab.
Der Verlauf der Entladungscharakteristik fur verschiedene
Drucke wird in dem diesen Betrachtungen zugrunde liegenden
Stromstarkeintervall durch die Kurven der Fig. 8 und 9 wiedergegeben. Dns zur Ermittelung der Abhangigkeit zwischen
Der Einfiup einer Bestrahlung der Kathode usto.
319
Anodenspannung und Stromstarke fur einen bestimmten Druck
des Fullgases angewandte Verfahren hatte dabei darin bestanden, daB von den zwei Variablen: Batteriespannung und
Vorschaltwiderstand, die erate verlndert und die letzte konstantgehalten wurde. Die Feststellung der Verhaltnisse bei xnderung dcs Vorschaltwiderstandes und konstanter Batteriespannung fiihrte zu mancherlei Komplikationen, die es ratsam
erscheinen lieBen, von dieser Art der Messung abzusehen und
statt dessen den Widerstand durchweg, von einigen unwesentlichen Ausnahmen abgesehen, konstant zu halten.
Stromstlrke x 4,56 x 1O-O Amp.
Fig. 9
Fig. 8 gibt den Verlauf der Stromspannungscharakteristik
wieder, wie er in einem Fall bei Kupferelektroden in Wasserstoff, Fig. 9 den Verlauf, wie er bei Aluminiumelektroden in
Luft erhalten werden konnte. Rein qualitativ betrachtet, ist
der Kurvenverlauf unabhangig vom Gas, Giasdruck, Vorschaltwiderstand, Elektrodenmaterial und Elektrodenentfernung, jedenfalls bei den hier betrachteten 'kleinen Entfernungen. Er ist
demnach charakteristisch fur den Entladungsvorgang. Die
Charakteristik zeigt gegeniiber der fur gro6ere Stromst'arken
bekannten keine Unterschiede (56).
Der quantitative Verlauf dagegen ist in starkstem MaBc
320
E. Saltwedeel
abhangig vom Elektrodenmaterial, Vorachaltwiderstand, Gas
und Gasdruck. Er ist charakteristisch fur die gewahlten Versuchsbedingungen.
Wie aus Fig. 8 ersichtlich, zeigt die Charakteristik in
ihrem Verlauf ein j e nach dem Gasdruck mehr oder minder
stark ausgepragtes Maximum, dessen Lage sich mit abnehmendem Gasdruck nur wenig nach der Seite grol3erer Stromstarken
verschiebt, im ubrigen aber vom Gas und Elektrodenmaterial
abhangig ist. Der Zusammenhang zwischen Gas und La.ge
des Maximums laflt sich durch Versuche nur schwer verfolgen,
da die Abhangigkeit von der Oberflachenbeschaffenheit des
Elektrodenmaterials den Hauptfaktor darstellt. Bei Kupferelektroden pflegte dieses Maximum in Luft und Wasserstoff
ungefahr in der Gegend einer Stromstarke von 4 . lo-' Amp.
aufzutreten, bei gut polierten und noch nicht lange benutzten
Aluminiumelektroden gehorte es dagegen in diesen Gasen zu
einer so kleinen Stromstarke, da8 es sich im allgemeinen der
Beobachtung entzog (Fig. 9). Es trat jedoch, wie Beobachtungen gezeigt haben, auch hier zuweilen deutlich in die Erscheinung, wenn man zwischen den Aluminiumelektroden
langere Zeit mit Hilfe eines Funkeninduktoriums eine Entladung erzeugte und so kuustlich die Oberflachenbeschaffenheit veranderte. Auf Grund der Beobachtungen kann man
auf den Gedanken kommen, daB hier ein ahnlicher Zusammenhang besteht wie zwischen Kathodenfall, Gas und Elektrodenmaterial, derart, daB zum kleineren Kathodenfall die kleinerc
Stromstarke des Maximums gehiirt. Jedoch ist das vorliegende
Material vie1 zu wenig umfangreich, urn mit einiger Sicherheit
einen derartigen SchluB zuzulassen.
Der weitere Verlauf der Charakteristik zeigt einen j e nach
dem Gas, Gasdruck, Elektrodenmaterial und den sonstigen
Versuchsbedingungen mehr oder minder ausgepragten Abfall
der Anodenspannung mit steigender Stromstarke, auf den dann
ein abermaliger Anstieg folgt. Je hijher der Druck des Fiillgases ist, bei desto groBeren Stromstarken beginnt der steigende
Ast der Charakteristik sich bemerkbar zu machen. Bei der
Kurve fiir 1 mm Hg der Fig. 8 und den Kurven fur 0,50 und
0,18 mm Hg der Fig. 9 liegt er bereits in dem diesen Betrachtungen zugrunde liegenden Stromstiirkeintervall.
Ber EinfEup einer Bestrahlung der Xathode usw.
321
Verfolgt man den Verlauf der Anodenspannung nach der
Seite groBerer Stromstarken, so beobachtet man ein weiteres
Ansteigen der Anodenspannung bis zu einer Stromstiirke Ton
etwa
Amp. Hier sinkt die Anodenspannung verhaltnismii6ig steil ab. Dieser stark fallende Ast ist charakteristisch
firr das Einsetzen der eigentlichen Glimmentladung (78). Die
Entladung bei kleinen Stromstarken geht unmittelbar in die
bei gr66eren uber.
Mit abnehmendem Gasdruck wird die zu gleicher Stromstirke geharige Anodenspannung zuniichst geringer, erreicht
ein Minimum und steigt dann wieder an (vgl. Fig. 9).
Die Charakteristik der Entladung bei kleinen Stromstiirken
zeigt in Analogie mit der bei grbI3eren Stromstsrken Hysteresis (35,56,73), die hier je nach dem Elektrodenmaterial und
seiner Beschaffenheit mehr oder minder stark, bisweilen auch
unmerkbar, in die Erscheinung tritt. Die spaterhin erwahnten
Beobachtungen sind daher stets derartig gemacht worden, daB die
Erscheinungen nur bei steigender Stromstarke betrachtet wurden.
Wendet man die Kaufm annsche(22) Stabilitiitsbedingung
auf die vorliegenden Verbaltnisse an, und sieht dabei von
Kapazitat und Selbstinduktion des Entladekreises ab, so mu6
gelten R
+ cli
>0
dV
-d i- - Neigung
iR
= Vorschaltwiderstand (1 x 1 O8 Ohm),
der Charakteristik]
.
Da nun
E-e
R=-=
z
tg a
(vgl. Fig. 8), wobei E - e den Spannungsabfall im Vorschaltwiderstand und i die Entladestromstarke bedeutet, und weiter
9
tgp =
ist, so kann man die Bedingung auch ersetzen
durch tg oc + tg B
, > 0. Es laBt sich zeigen, da6 diese Bedingung
nicht nur in den beiden in den Figg. 8 und 9 betrachteten
Fallen, sondern auch fur alle anderen Punkte der Charakteristiken erfiillt ist.
Es moge noch darauf hingewiesen werden, daB auch bei
Stromstarken, die so klein waren, da6 sie mit dem verwandten
Galvanometer nicht mehr gemessen werden konnten, sich zuweilen ein allerdings auBerordentlich schwaches Leuchten in
d e r Entladungsbahn wahrnehmen lie&
Annalen dor Physik. 1V. Folge. 82.
21
322
E. Salztuedel
Teil I1
Uber die Einwirknng elner Bestrahlung der Kathode
mit ultraviolettem Licht auf die selbsttndige Gllimmcntladung
1. Bestrahlung der Kathode rnit ultraviolettern Licht und
Potentialverlauf in der Entladungsbahn
Die im folgenden Abschnitt aufgefuhrten Verspche stelleo
Messungen des Kathoden- bzw. Anodengef&lles, der Potentialdifferenz zwischen Kathode und Anodensonde (d. h. der zur
Messung des Anodenfalles dienenden Sonde) und zwischen
Anode und Kathodensonde ohne und mit gleichzeitig erfolgender
Belichtung der Kathode rnit dem Licht einer Quarzquecksilberlampe dar. Als Elektrodenmaterial dienten Kupfer- und Aluminiumscheiben und Scheiben aus einer Kupfer-Zinklegierung,
als Gasfullung diente Luft. Die zahlenmaibige Ermittlung der
Potentialdifferenzen erfolgte in der bereits auf S. 310 behandelten Weise mit Hilfe einer drehbaren oder rnit zwei fest in
die Entladungsbahn eingefuhrten Platinsonden. Die Sonden
waren dabei derart angebracht, da6 die Kathodensonde sich
im Kathodenglimmlicht befand und die Anodensonde etwa 2
bis 3 mm von der Anode entfernt war, soweit nicht die hier
verhaltnismaibig groib gewahlte Elektrodenentfernung (zwischen
150 und 28 mm) und die damit verbundene bessere Trennbarkeit des Anodenglimmlichtes von der positiven Saule eine
genauere Einstellung auf die Grenze des Anodenlichtes ermiiglichte. Da es hier nicht darauf ankam, genaue Werte des
Kathoden- bzw. Anodenfalles festzustellen, konnte der geringe
Potentialabfall im Kathodeaglimmlicht (58,59) unberucksichtigt
bleiben und auf eine genauere Einstellung der Anodensonde
verzichtet werden. Immerhin stimmen die hier festgestellten
Werte der Gefalle mit denen anderer Beobachter gut uberein.
Es erwies sich als notwendig, fur die Messungen der erwahnten Potentialdifferenzen mit Hilfe von Sonden Stromstarken
von der Gro8enordnung 10-5 Amp. zu benutzen. Bei kleineren
Entladestromstarken lie6 sich einerseits nicht mehr rnit geniigender Sicherheit wegen der geringen Intensitat des von
den leuchteuden Entladungsteilen emittierten Lichtes entscheiden, ob die Sonde sich im oder auberhalb des Glimmlichtes befand. Andererseits machten sich aus Grunden, die
schon mehrfach diskutiert worden sind (32,41,62,63,64,65,75),
Ber Eiitflup einer Bestrahlumy der Kathode usw.
323
starke Bedenken gegen die Sondenmessungen uberhaupt , insbesondere aber bei so kleinen Stromstarken, geltend, die durch
eine groBe Reihe von Beobachtungen, auf die hier nicht niiher
eingegangen werden 5011, noch verstarkt wurden.
Bei Entladestromstarken groSer als lou6 Amp. waren zwar
zeitweise auch noch durch Belichtung der Kathode hervorgerufene Veranderungen in dem Sondenpotontial wahrzunehmen,
jedoch waren diese h d e r u n g e n so klein, daS sie zahlenma6ig
nicht mehr erfaBt werden konnten.
Die Sonden nahmen bei groBen Elektrodenentfernungen
und engem Versuchsrohr im allgemeinen erst nach lingerer
Zeit, bei kleinen Entfernungen und weitem Rohr meistens
sofort nach dem Einsetzen der Entladung einen Potentialwert
an, der hinreichend lange konstant blieb.
Ob in den betrachteten Fallen der Ksthodenfall auf Grund
der bekannten Definition(43) (vgl. auch S. 316) als normal zu
bezeichnen war, lieS sich aus den schon friiher angegebenen
Griinden (vgl. S. 316) nur schwer entscheiden. Die zur Erzeugung der Entladung verwandte EMK der Batterie war
jedenfalls nur so groS, daB sie gerade hinreichte, urn eine
Entladung zu erzeugen.
Nicht jeder beliebige Gasdruck war fur die Beobachtung
geeignet. Er muSte in jedem Falle aufgesucht werden und
betrug im allgemeinen zwischen 2 und 4 mm Hg.
Was die Reproduzierbarkeit der im folgenden Abschnitt
aufgefiihrten Beobachtungen anbelangt, so ist dazu zu sagen,
da8 sie bei ein und demselben Versuchsrohr der Beschaffenheit nach fast durchweg, vielfach auch zahlenmaSig mit geniigender Genauigkeit beliebig oft wiederholt werden konnten.
Die Bestrahlung der Kathode hatte folgende Veranderungen zur Folge:
a) Kathodenfall:
1. Heraufsetzung des Kathodenfalles;
2. Herabsetzung des Kathodenfalles.
Dabei war der Fall 1 die am haufigsten beobachtete
Erscheinung.
b) Anodenfall (nur in einem Versuchsrohr beobachtet):
1. Herabsetzung des Anodenfalles.
21 *
A Salzwedel
324
Eine Heraufsetzung des Anodenfalles wurde nicht
beobachtet.
c) Potentialdifferenz zwischen Kathade und zur Messung
des Anodenfalles dienender Sonde (Anodensonde):
1. Heraufsetzung ;
2. Herabsetzung der Potentialdifferenz.
Die Erscheinungen gehen parallel mit den Veranderungen des Kathodenfalles.
d) Potentialdiffdrenzen zwischen Anode und Eathodensonde.
Es liegen nur einige Messungen Tor, die eine Heraufsetzung der Potentialdifferenz erkennen lassen. Die
Veranderungen waren entgegengesetzter Natur wie
die des Anodenfalles.
Uber die Frage, ob eine Heraufsetznng oder eine Herabsetzung des betrachteten Potentials eintreten wurde, lie6 sich
vor Beginn des Versuches keine Entscheidung fdlen. Die
groSe Zahl der maglichen Einflhse machte die Voraussicht
fast unmiiglich.
I m folgenden sind einige der zahlenmafiigen Beobachtungen aufgefuhrt :
a) Kathodenfa:ll
1. Aluminiumelektroden
Durchmeeser des Vereuchsrohres: 70 mm,
Elektrodenentfernung: 100 mm, Vakuum: etwa 4 mm Hg
Kathodenfall
EMK
ohne
Belichtung
Belichtung
Volt
Volt
Volt
580
300,5
303,5
303,6
306,l
299,9
305,3
302,4
306,4
307,O
309,9
306,9
309,Z
mit
___-.
960
960
308,6
308,l
.___-_____
311,5
310,9
Differens
Volt
+ 3,l
+ 2,6
+ 7,l
+ 4,6
4- 4,5
-I-2,8
4- 2,9
4- 2,8
Der Einflup einer Bestrahlung der Kathode usw.
325
2. Rupfer-Zinkelektroden
Durchmesser des Versuchsrohres: 70 mm,
Elektrodenentfernung: 50 mm, Gasdruck: 2 mm Hg
EMK
Kathodenfall
ohne
Belichtung
VOIt
Volt
mit
Belichtung
I
Differenz
-
293,O
297,6
293,O
297,5
560
960
-
I
- 2,5
- 2,o
- 2,o
290,5
295,6
291,O
295,5
1
Gasdruck: 4 m m H g
;;;
232
234
229
230
- 2,o
I
19s
1
Differenz
+ 2
Normaler Hathodenfall an Kupfer in Luft nach K. R o t t g a r d t
252 Volt (66), nach A. S c h a u f e l b e r g e r 375 Volt (67), an Zink in Luft
277 (66), 371 (67) Volt.
3. Kupferelektroden (reines Kupfer)
Durchmesser des Versuchsrohres: 30 mm,
Elektrodenabstmd: 50 mm, Gasdruck: 3 mm Ha
i
I
EJnK
Hathodenfall
ohne
Belichtung
~
mit
Belichtung
+ l,o
231,5
237,6
238,3
238,3
233,5
239,7
239,7
239,8
+ 2,o
+ 2,l
+ 1,4
+ 1,5
Normaler Kathodenfall an Kupfer in Luft nach R o t t g a r d t ( 6 6 )
252 Volt, nach S c h a u f e l b e r g e r ( 6 7 ) 375 Volt.
E. Salzwedel
326
b) A n o d e n f a l l
Kupferelektroden (reines Kupfer)
Darchmesser des Versuchsrohres: 30 mm,
Elektrodenentfernung : 50 mm, Gasdruck: 3 mm H g
I
‘i20
1
::::
31,l
31,O
30,7
30,6
Normaler Anodenfall nach Skinner(G8) (vgl (69) an Kupfer in Ng
bei 3,39 mm Hg Druck: 19,7 Volt; in 0, bei 1,20mm Hg: 23,2 Volt.
c) A n o d e n f a l l u n d P o t e n t i a l d i f f e r e n z z w i s c h e n A n o d e
und Kathodensonde
Kupferelektroden (reines Kupfer)
Durchmesser des Versuchsrohres : 30 mm,
Elektrodenentfernung : 50 mm, Gasdruck: 3 mm Hg
I
EMK
,
I
Anodenfall
ohne 1 mit
Belichtung
volt
29,2
31,l
30,6
30,6
Potentisldifferenz zwischen
Anode und Kathodensonde
iDiffeL’v
volt
I
Belicht un g
volt
volt
1
- 0,4
80,O
- 0,G
110,4
110,6
I I :::$I
- 0,5
- 0,5
110,8
110,4
Differenz
Volt
+ 0,4
+ 0,4
+ 0,4
+ 0,4
+ 0,3
+ 0,4
Der Einfluk einer Bestrahlung der Kathode usw.
327
d) K a t h o d e n f a l l u n d P o t e n t i a l d i f f e r e n z z w i s c h e n K a t h o d e
u n d A n o d e n s o n d e (Ergiinzung zu c)
Kupferelektroden (rein- Kupfer)
Durchmesser des Versuchsrohres: 30 mm,
Elektrodenentfernung: 50 mm, Gasdruck: 3 mm He:
'1
Rathodenfall
I
ohne
mit
Belichtung
Volt
Volt
640
265,O
263,6
263,6
7 20
217,9
216,9
217,2
216,9
216,5
I
Volt
1
266,4
266,3
266,3
1
~
1 Differene
1
~
224,O
224,O
223,3
Volt
Potentialdifferenz zwischen
Kathode and Anodensonde
ohne 1 mit
Differen'
Belichtung
Volt
Volt
Volt
+ 1,4
+ 2,7
+ 2,7
++ 6,s
6,4
+ 6,8
+ 7,l
i + 6,8
224,O
226,O
226,l
226,O
226,2
231,5
232,8
232,3
232,2
232,5
++ 6,8
7,5
+ 6,2
+ 6,2
f 6,3
Die aufgefuhrten Zahlenwerte geben einige Mesaungen
wieder. Sie lassen erkennen, da6 die durch Belichtung der
Kathode hervorgerufenen Potentialanderungen an den betrachteten Stellen der EntIadungsbahn nicht unerheblich sind.
Trotz der starken Bedenken, die teilweise gegen die gemessenen
Absolutwerte der Potentiale aus der Fehlerhaftigkeit der
Sondenmessung erhoben werden konnen, sind die Resultate
immerhin befriedigend.
Zu den Beobachtungen ist noch zu bemerken, da6 die
Potentialanderungen bei Belichtung der Kathode sofort, im
Moment der Belichtung, eintraten, und da6 die BroBe der
Veranderungen unabhangig von der Belichtungsdauer war.
AuBer den hier wiedergegebenen, ohne Verzug und konstant sich einstellenden Veranderungen im Eathodenfall miige
noch eine andere Einwirknng der Kathodenbelichtung kurz
erwahnt werden, die fur die Erklarung der Beobachtungen
von einigem Interesse sein konnte. Die fragliche Einwirkung
besteht darin, dab im ersten Moment der Belichtung der
Kathodenfall absinkt, gleich darauf bei andauernder Belichtung
sich auf einen konstanten, oberhalb des Ausgangswertes (ohne
Belichtung) liegenden Betrag einreguliert, im Moment des Auf-
328
E. Salzwedel
horens der Belichtung noch weiter ansteigt und schlieSlich
wieder den Ausgangswert annimmt. Die umgekehrte Erscheinung konnte ebenfalle oftmals beobachtet werden : bei Belichtung erst Erhohung des Kathodenfalles, darauf Einstellung
auf einen unter dem Ausgangswert liegenden Wert, nach Belichtung zunachst weiteres Absinken, dann wieder Einstellung
auf den Ausgangswert.
Andere mogliche Einfliisse der Kathodenbelichtung mijgen
hier iibergangen werden, da sie der Beschaffenheit nach mit
den spaterhin bei der Anodenspannung und Stromstarke gemachten Beobachtungen ubereinstimmen.
Die Ergebnisse der vorstehenden Beobachtungen uber die
Einwirkung einer Belichtung der Kathode auf den Potentialverlauf in der Entladungsbahn lassen sich dahin zusammenfassen, daB durch die Belichtung der Kathode der gesamte
Potentialverlauf geandert wird. Wann diese oder jene Art
der beiden moglichen Veranderungen eintreten wird, laBt sich
zunachst nicht angeben. Jedoch erscheint die Annahme berechtigt, daB Elektrodenmaterial, Gas, Gasdruck und Entladestromstarke die maBgebenden Faktoren sind.
2. Die Bnderungen der Entladeetromstiirke und Anodenspannung
bei Belichtung der Kathode mit ultraviolettem Licht
Die im vorstehenden Abschnitt aufgefuhrten Beobachtungen
hatten ergeben, daB durch Bestrahlung der Kathode mit ultraviolettem Licht der gesamte Potentialverlauf in der Entladungsbahn geandert wird. Diese Tatsache berechtigte zu
der Erwartung, daB sich auch inderungen der Entladestromstiirke und Anodenspannung wahrnehmen lassen wurden.
Einige in dieaer Richtung unternommene Versuche bestatigten
diese Vermutung. E s erwies sich jedoch wegen der sehr
geringfugigen Effekte und zum Zwecke ihrer genauen Erforxchung als notwendig, zu kleineren Stromstarken als den
bei den Untersuchungen des Potentialverlaufs in der Entladungsbahn benutzten uberzugehen.
Ursprunglich war beabsichtigt worden, Kathoden- und
Anodenfall zusammen mit Anodenspannung und Stromstirke
zu untersuchen, urn die zwischen allen diesen Grofien und
ihren Veranderungen unter dem EinfluB einer Kathoden-
Der Einflup einer Bestrahluny der Kathode usw.
329
belichtung bestehenden Beziehungen zu ermitteln. F u r die
quantitative Erfassung des vorliegenden Problems w k e n derartige Untersuchungen von groBter Bedeutung gewesen. Die
Durchfuhrung dieses Gedankens stieB jedoch auf untiberwindb'are Schwierigkeiten, die eines Teiles in der Unzulanglichkeit
der hier allein fur die Potentialmessung in der Entladungsbahn [die verschiedenen Methoden der Potentialmessung vgl.
bei (63)] in Frage kommenden SondenmeBmethode begriindet
waren (vgl. auch S. 323). Andererseits hatte ein gro6erer
Komplex von Beobachtungen den Nachweis erbracht, daS bei
den hier verwandten, aufierordentlich kleinen Entladestromstarken die Gegenwart einer Sonde, auch wenn sie isoliert
angebracht worden war, zu unangenehmen Stijrungen der Erscheinungen Veranlassung gab. Entladestromstarke und Anodenspannung und ihre h d e r u n g e n bei Kathodenbelichtung waren,
je nach der Stelle, an der sich die isolierte Sonde in der Entladungsbahn befand, mehr oder minder starken quantitativen
Einwirkungen ausgesetzt, so da6 von definierten Verhaltnissen
keine Bede mehr sein konnte. Es sei verzichtet, hierauf
naher einzugehen und zum Beleg Messungen anzufuhren, zumal
die eigentliche Ursache der Sondeneinwirkung auf die Entladung unbekannt ist. In diesem Zusammenhange moge nur
noch erwahnt werden, daB die Sonde die Entladung auch in
giinstigem Sinne zu beeinflussen vermag. Insbesondere konnte
in vielen Fallen durch ihre Gegenwart dem Entstehen einer
diskontinuierlichen Entladung mit Erfolg entgegengewirkt
werden. Scheinbar besitzt die Sonde in dieser Beziehung
eine ausgleichende Wirksamkeit.
Bus obigen Grunden muBte das Ziel der folgenden Untersuchungen auf die Beantwortung der Frage beschrankt werden,
welchen Veranderungen Stromstarke und Anodenspannung ausgesetzt waren, wenn die Entladung Gelegenheit hatte, sich
unbeeinfluBt von Sonden zwischen den Elektroden auszubilden.
Vor allem erschien es interessant festzustellen, inwieweit sich
irgendeine Beziehung zwischen diesen Effekten und den die
Entladung bestimmenden Faktoren, insbesondere der Entladestromstarke, dem Gasdruck, Gas und Elektrodenmaterial konstruieren lie8.
Es begegnete keinen wesentlichen Schwierigkeiten, den
330
E. Salzwedel
Zusammenhang zwischen den eben erwghnten, beim Belichten
der Kathode auftretenden Effekten und der Entladestromstiirke
und dem Gasdruck sowohl seiner Beschaffenheit nach, wie
zahlenma6ig zu verfolgen. Dagegen muBte sich die Untersuchung der Abhangigkeit vom Gas und Elektrodenmaterial
wegen der Unmoglichkeit, in dieser Beziehung eindeutig definierte Verhaltnisse zu schaffen, auf qualitative Ergebnisse beschranken.
Das Hauptinteresse konzentrierte sich auf die durch
Kathodenbelichtung verursachten b d e r u n g e n der Entladestromstarke und die Abhiingigkeit des Effektes von den vorher
genannten Qro6en. Die Xnderungen der Entladestromstiirke
stellen den primaren, Potentialanderungen im Entladungsraum
nnd im auBeren Stromkreise nach sich ziehenden Vorgang
dar. Bus dem Verhalten der Entladestromstarke bei Belichtung
der Kathode lassen sich daher ohne weiteres Schlusse auf Verachiebungen im Verlauf der Stromspannungscharakteristik ziehen.
Die hierher gehorige Versuchsanordnung ist bereits friiher
(vgl. S. 308ff.) beschrieben worden. Der Durchmesser des Entladungsrohres, aus dem die Sonden entfernt worden waren,
betrug 70 mm, der Elektrodendurchmesser 20 mm und die
Elektrodenentfernung aus den auf S. 31 3 angegebenen Griinden
12-16mm. Die Entladestromstarke war kleiner als 5
Amp.
Zur Messung der Anodenspannung stand ein Quadrantelektrometer, zur Stromstarkemessung ein Galvanometer zur Verfligung (vgl. S. 310). Die MeBschaltung zeigt Fig. 2, S. 309.
Die Elektroden bestanden aus reinen, sorgfaltig polierten
Kupfer- und Aluminiumscheiben. Als Fullgas diente Luft und
Wasserstoff (vgl. S. 311).
Die zur Ermittelung der Abh'angigkeit zwischen Stromatkke- bzw. Anodenspannungsanderung bei Kathodenbelichtung
und Entladestromstarke und Gasdruck benutzte Methode bestand darin, da6 der Verlauf der Stromstarke, oder der Stromstarke nnd Anodenspannung, fur eine Reihe von Gasdrucken
in der auf 8. 319 angegebenen Weise verfolgt und gleichzeitig
die an jedem betrachteten Punkt bei Belichtung der Kathode
eintretenden xnderungen gemessen wurden. Um zu vergleichbaren Resultaten zu gelangen, erwiesen sich folgende MaBmhmen als zweckmi8ig:
0
Ber Eififlup eirer BestrahIung der Kuthode usw.
331
1. Vor Beginn der Messungen einige Zeitlang eine Entladung zu erzeugen, urn die OberRiche der Elektroden in
einen solchen Zustand zu bringen, wie ihn die Entladung
selbst hervorruft :(vgl. hierzu auch S. 313ff.). Die Messungen
selbst moglichst schnell und zusammenhangend vorzunehmen.
2. Von groBen Drucken zu geringen iiberzugehen, um
eine Veranderung der Gaszusammensetzung wahrend einer
MeBreihe zu vermeiden.
3. Die Beobachtungen bei kleinen Stromstarken zu beginnen (vgl. S. 321).
Es moge nicht vergessen werden, darauf hinzuweisen, daB
der zwischen positivem Pol der Batterie und der Anode befindliche Flussigkeitswiderstand bei allen folgenden Messungen
unverandert blieb.
Die Ergebnieee der Beobachtungen
1. D i e .&nderungsm6glichkeiten der Strometarke nnd
Anodenspannung bei B e l i c h t u n g der Kathode.
a) flomnales Veerhaltem.
Durch Bestrahlung der Kathode mit ultraviolettem Licht
kann die Entladestromstarke
1. unverandert bleiben,
2. erhoht,
3. erniedrigt werden,
die Anodenspannung
1. unverandert bleiben,
2. erniedrigt,
3. erhoht werden.
Stromstarke und Anodenspannung hangen dabei derart
miteinander zusammen, da6 einer Erhijhung der Stromstarke
in jedem Falle, d. h. unabhangig von dem Verlauf der Stromspannungscharakteristik, eine Erniedrigung der Anodenspannung
entspricht und umgekehrt einer Erniedrigung der Stromstarke
eine Echohung der Anodenspannung.
Die GroBe der durch die Kathodenbelichtung hervorgerufenen h d e r u n g e n ist unabhangig von der Belichtungsdauer. Die Veranderungen treten im Moment der Belichtung
ein und verschwinden wieder nach Aufhoren der Belichtung.
332
3.Salzwedel
b) Anorrnales Verhalten
AuSer den unter a) erwiihnten Veranderungen, die sich
bei Belichtung der Kathode stabil einstellten und in den
spateren Messungen ausschliefllich zur Wiedergabe verwandt
worden sind, lieBen sich bei schlechter Beschaffenheit der
Elektrodenoberflache zuweilen noch folgende Beobachtungen
machen, die der Vollstandigkeit halber hier kurz skizziert
werden sollen :
1. Die Entladung ist ohne Belichtung der Kathode stark
intermittierend. Bei Belichtung tritt vollkommene Ruhe ein
(vgl. auch S. 316).
2. Die Entladung ist ohne Kathodenbelichtung ruhig. Bei
Belichtung der Kathode tritt eine Erhohung (bzw. Erniedrigung)
der Entladestrornstarke ein. Die Erhohung (bzw. Erniedrigung)
ist jedoch nicht von Bestand. Sie verschwindet, entsteht von
neuem usw. Die Folge ist ein Hin- und Herpendeln der
Stromstarke zwischen einem Maximal-[Minimal-)Wert und Ausgangswert, solange die Belichtung andauert.
3. Im ersten Moment der Belichtung tritt eine Erhohung
(bzw. Erniedrigung) der Stromstarke ein. Gleich darauf Verringerung (bzw. Erhohung) und Einregulierung auf einen unterhalb (bzw. oberhalb) des Ausgangswertes ohne Belichtung
liegenden Betrag. Nach Aufhoren der Belichtung wieder Einstellen auf den Ausgangswert (vgl. auch analoge Erscheinungen
beim Kathodenfall S. 327).
Aus 1. und 3. geht hervor, dai3 die Kathodenbelichtung
einerseits vorhandene Diskontinuitaten beseitigen, andererseits
sie auch hervorrufen kann. Wie 3. zeigt, konnen die Erscheinungen unter gewissen Voraussetzungen von der Belichtungsdauer abhangig sein.
2. Einordnung der Beobachtungsergebnisse i n e i n Schema
(I) Die Entludestrornstdrke
Es sei zu diesem Zwecke auf die Figg. 11, 12, 13, 14,
18 und 20 am Schlusse verwiesen, die die Resultate verschiedener MeBreihen wiedergeben. Die Entladestromstiirke
i s t dabei zu ihrer Anderung bei Belichtung der Kathode
jedesmal fur eine Reihe von (Jasdrucken in Beziehung gebracht
worden. Der glatte Verlauf der Kurven, insbesondere der
Der Einfzup einer Bestrahhcng der Kathode usw.
333
kontinuierliche, nicht sprunghafte Ubergang von positiver zu
negativer h d e r u n g der Stromstarke lassen darauf schlieBen,
daB zwischen Entladestromstarke und Anderung der Entladestromstirke gewisse Beziehungen, mathematischer und physikalischer Natur, bestehen mlissen. Andererseits ergibt die
Betrachtung der zu ein- und derselben MeBreihe jeweilig gehbrigen Kurven verschiedener Drucke die gro6e Bedeutung
des Gasdruckes fur den zu gleicher Stromstarke gehirigen
Effekt.
Da keine der einzelnen MeBreihen fur sich jeden iiberhaupt mbglichen Kurvenverlauf zeigt , muB die Aussonderung
des Gemeinsamen und der Zusammenhange an Hand des gesamten vorliegenden Beobachtungsmaterials erfolgen und sich
wegen der Verschiedenheit der zahlenmaBigen Ergebnisse getrennter Me6reihen auf eine Beschreibung der Verhaltnisse
beschrainken.
Zunachst werde darauf aufmerksam gemacht, da6 ein Vergleich der Figg. 11, 12, 13 (Cu-Elektroden in Luft) mit 14
(Cu-Elektroden in Wasserstoff) und mit 18, 20 (Al-Elektroden
in Luft) ergibt, da6 Gas und Elektrodenmaterial fir die Beschaffenheit des Effektes ganzlich belanglos sind. Die bestehenden Unterschiede sind nur zahlenmabiger Natur.
Bei der Besprechung der Zusammenhange sei von der
Kmrve fur 6,4 mm Hg der Fig. 13 ausgegangen, welche die
Verhaltnisse bei dem tiefaten hier untersuchten Gasdruck zeigt.
Die Kurve verlauft, soweit sie in der Figur wiedergegeben
ist, mit Ausnahme des Gebietes kleinster Entladestromstkken
wellenfiirmig unterhalb der Abszissenachse. Die Stromstarkeanderung bleibt auch, wie die zugehbrigen Messungen ergeben
(= 1800.4,56.10-g) Amp., wo
haben, negativ bis etwa 8
sie den Wert Null erreicht. Nach Uberschreitung dieses
Punktes hat die Stromstarkeanderung ein positives Vorzeichen
und verliiuft nunmehr nur noch oberhalb der Abszissenachse.
Dabei nimmt der Abstand zwischen Kurve und Abszissenachse nach Erreichung eines wenig ausgepragtem Maximums
sehr schnell bis fast auf den Wert Null ab (vgl. hierzu auch
Fig. 10, S. 335).
AuBer dem eben besprochenen Punkt, der in Zukunft als
Punkt A (vgl. Fig. 10) bezeichnet werden mbge, kbnnen noch
334
3.Salzwedel
mehrere solche Punkte auftreten, in denen die Stromstarkeanderung glsich Null ist. Die vorher erwahnte Kurve weist noch
einen zweiten, bei etwa 25-4,56.
(= 1,14*10-') Amp.,
auf. Die Kurven der Fig. 14 fur 5,23 und 4,27 mm Hg
zeigen sogar drei derartige Punkte. Von allen diesen Punkten
ist der Punkt A insofern unterschieden, a19 auf ihn negative
Xnderungen der Stromstarke bei Belichtung der Kathode nicht
mehr folgen und nach seiner Uberschreitung die Kurve schnell
abklingt.
Die Untersuchungen haben ergeben, daB der Punkt A sich
mit abnehmendem Gasdruck nach der Seite kleinerer Entladestromstarken verschiebt. Z. B. liegt er in der Fig. 13 bei
einem Druck von
6,4 mm Hg bei einer Stromstarke von 8.10-6 Amp.
(= 1800.4,56*
Amp.)
3,7 79 99 9 )
?7
Jf
von 2 , l . 10-o Amp.
(=460. usw. Amp.)
2,3 ;7 9 ) ,,
99
$3
von 0,9-10-' Amp.)
(= 215- usw. Amp.)
1,3 ,, ,, bereits auBerhalb des betrachteten Stromstarkeintervalls im Gebiet noch kleinerer Stromstarken. (Dasselbe ist der Fall in Fig. 12 bei 2,4, 1,6, 0,6 mm Hg; in
Fig.20 bei 1,27, 1,00, 0,70mm Hg; in Fig.14 bei 0,5mg Hg).
Nach Uberschreitung eines gewissen Druckes geht die
Bewegung des Punktes A wieder riicklaufig vor sich. Er
gelangt abermals zur Beobachtung (vgl. Fig. 12: 0,4 mm Hg;
Fig. 13: 0,6, 0,4, 0,25 mm Hg; Fig. 20: 0,5, 0,18 mm Hg).
Der Be wegung des Punktes A geht zwangslaufig eine gleichsinnige Verschiebung der gesamten Kurve parallel. Die etwa vorhandenen Minima riicken gleichzeitig nach dem Gebiet positiver Stromstarkeanderungen herauf (vgl. z. B. Fig. 11, 13, 18).
Weiterhin zeigen sich quantitative Anderungen in der Ausdehnung der Maxima bzw. Minima sowohl in der Bewegungsrichtung als auch senkrecht dazu (vgl. z. B. die Maxima in
Fig. 13).
Die vorliegenden Zusammenhange lassen sich noch in
folgender weise gut veranschaulichen :
Es sei ein Koordinatensystem gegeben (Fig. lo), in dem
als Abszisse die Entladestromstarke J, als Ordinate die Strom-
Ber Ein$u/3 einer Bestrahlung der Kathode usw.
335
starkeanderung bei Belichtung der Kathode A J aufgetragen
sei. Die Abhangigkeit zwischen J und A J bei einem gewissen
Gasdruck p gebe die eingezeichnete Kurve wieder. Auf der
Kurve liege ein Punkt P, der mit dem Koordinatensystem
starr verbunden sei, so daB es jeder seiner Bewegungen
folgen muB.
La& man nun den Punkt P sich in der Richtung des
Pfeiles auf der Kurve bewegen, und zwar so, daB die Achsen
AJ
1
J-
I
I
I
I
I
I
Fig. 10
des sich mitbewegenden Koordinatensptems einander stets
parallel 'bleiben, so erhalt man unter Berucksichtigung der
Tatsache, daB nur der rechts (Fig. 10 in der Aufsicht) von
der Ordinate liegende Kurventeil zur Beobachtung gelangt, die
gleichen Anderungen, wie sie abnehmender GFasdruck bezuglicb
des zu gleicher Entladestromstarke gehorigen Belichtungseffektes schaEt. Unter anderen nimmt das Koordinatensystem
die aufeinanderfolgenden Lagen I, I1 usw. ein, die Gasdrucken
p l , p , usw. entsprechen, wobei p , < p 1 < p. Von einem gewissen Druck an erfolgt die Bewegung des Koordinatensystems
wieder riickliiufig.
Die Beobachtungsergebnisse lassen sich sehr gut in das
336
E. Salzwedel
angegebene Schema einordnen. Bei der Betrachtung ist nur
zu bedenken, da6 die Lage des Punktes P bezuglich des
Koordinatensystems abhangig eein wird von Gas und Elektrodenmaterial. Dasselbe gilt fur den quantitativen Verlauf
der Kurve der Fig. 10, fiir den au6erdem innerhalb gewisser
Glrenzen der jeweilige Qasdruck bestimmend ist.
b) Die Anodmspawnung
Es ist bereits fruher (S. 331) darauf hingewiesen worden,
da8 die bei Belichtung der Kathode auftretenden Anderungen
der Anodenspannung entgegengesetztes Vorzeichen besitzen
wie die gleichzeitig vorhandenen Anderungen der Entladestromstarke. Diese Beziehung gilt stets, ohne Riicksicht darauf,
ob der betrachtete Punkt auf einem steigenden oder fallenden
Ast der Strom-Spannungscharakteristik liegt. I m ubrigen
gehen die h d e r u n g e n der Anodenspannung denen der Entladestromstarke durchaus parallel. Es erubrigt sich daher, im
einzelnen hierauf einzugehen. Fig. 15 zeigt in einem Falle
fur drei verschiedene Drucke die Verhaltnisse.
c) Die Strom-Spannungscharakteristik
Die bei Belichtung der Kathode aufgenommene StromSpannungscharakteristik ist gegen die unter normalen Verhdtnissen beobachtete verschoben. Die Abweichungen beider
sind teilweise auBerordentlich gering.
Zwischen der Xnderung der Entladestromstarke und der
Verschieburig der Charakteristik durch Belichtung der Kathode
haben sich folgende Beziehungen ergeben: I n dem Gebiet
der Entladestromstiirke, in dem durch Kathodenbelichtung
eine Erhohung der Stromstarke hervorgerufen wird, verlauft
die Charakteristik mit Kathodenbelichtung unterhalb der Ausgangscharakteristik. Umgekehrt verlauft die Charakteristik
mit Kathodenbelichtung oberhalb der Ausgangscharakteristik
in den Fallen, wo der Belichtungseffekt i n einer Erniedrigung
der Entladestromstarke besteht.
Die Figg. 16 und 17 (die zugehorigen Stromstarkeanderungen vgl. Fig. 15), weiter 19 (zugehorige Stromstarkeanderungen Fig. IS), 21 und 22 (zugehorige Stromstarkeanderung
Fig. 20) mogen ale Beispiele dienen. Man ersieht, daB die
Uer .Ei;.flup einer Bestrahhng der Kathode usw.
337
Maxima bzw. Minima in der Stromstarkeanderung sich durchaus einwandfiei in die Verhaltnisse einordnen lassen.
3. B e l i c h t u n g der K a t h o d e durch e i n e G l a s p l a t t e
G. Gehlhoff (14) hatte bei. Restral$ung einer Kaliumkathode in Argon durch eine 2 mm starke Glasplatte eine
Beeinflussung des Kathodenfalles beobachten konnen (vgl. S. 307).
Im folgenden sind einige Zahlen aufgefuhrt, die zeigen,
da6 auch bei den hier verwandten Metallen die Kathodenbelichtung durch eine 1,5 mm dicke Glasplatte einen Effekt
hervorruft.
In einem Fall betrug zum Beispiel bei Aluminiumelektroden in Wasserstoff die durch Belichtung der Kathode hervorgerufene Veranderung der Anodenspannung bzw. Stromstarke
Anodenspannung
ohne Glasplatte: - 0,90 Volt
mit
7,
: - 0,18 77
I a einem anderen Fall:
ohtie Glasplatte: - 1,79 Volt
mit
79
:
0731 77
-
S tromstarke
Amp.
0,46 * lov8 77
+ 1,84 .
+
+ 1,90
t- 0,7s
.10-5
Amp.
,,
Hieraus geht hervor, da6 die Gro6e des Effektes abhangig
ist von der Intensitat des auf die Kathode fallenden Lichtes.
Zusammenfassung
1. Auch bei kleinen Entladestromstarken kann unter geeigneten Versuchsbedingungen eine normale Form der Glimmentladung bestehen.
2. Die Belichtung der Kathode mit ultraviolettem Licht
ruft xnderungen der Entladestromstarke hervor die in einer
Erhohuog oder Erniedrigung der Entladestromstarke bestehen
konnen. Der Belichtungseflekt ist seiner Beachdenheit nach
unabhhngig von Gas und Elektrodenmaterial (untersucht: Cuund Al-Elektroden bzw. Cu-Zn-Elektroden in Luft und Wasserstoff). Er tritt besonders deutlich im Gebiet kleiner Entladestromstarken in die Erscheinung. Die Stromstarkeiinderungen
bedingen Anderungen dee Potentialverlaufs in der Entladungsbahn (untersucht: Kathoden- und Anodenfall, Potentialdifferenz
Kathode-Bnodensonde, Anode-Kathodensonde) und im auBeren
Stromkreis (Anodenspannung). Die Potentialanderungen im
luBeren Stromkreis gehen denen der Entladestromsthke bis auf
)
Annalen der Phgsik, IV. Folge. 62.
22
338
3.Salzwedel
Fig. 11
Stromstiirke x 4,56 x
Fig. 12
Amp.
Ber EinfEup einer Bestrahlung der Kathode usw.
Cu-Elektroden in Luft
Cu-Elektroden in H,
Fig. 14
22s
339
lC Salzwedel
340
+
0
00
O+
0
700
200
Stromstarke
--- = Anodenspannung
=
300
400
Stromstiirke x 4,56 x 10-9Amp.
Fig 17
Ber Eintup einer Bestrahlung der Kathode usw.
Fig. 18
Al-Elektroden in Luft
9
s
?-
rb
c
s
100
I
I
200
300
I
400
I
500
I
I
600’
700
Stromstarke x 4,56 x
Fig. 19
800
Amp.
341
342
-70
3, Salzwedel
i
:-
-20
-3u
tI
I
370i
Pig. 20
100
I
zoo
Stxomsttirke x 4,56 x
Fig. 21
Stromstlrke x 4,56 x
Fig. 22
Amp.
Amp.
Der EinfEup einer Bevtrahlung der Kathode usw.
343
das Vorzeichen parallel. Die Feststellung der Zusammenhange
zwischen Stromstarkeanderung und Anderung des Potentialverlaufs in der Entladungsbahn scheitert an der Unzulanglichkeit der fur derartige Potentialmessungen zur Verfiigung
stehenden MeBmethoden.
3. Es wird die Abhangigkeit zwischen Stromstarkeanderung
(bzw. Anodenspannungsanderung), Entladestromstarke und Gasdruck an Cu- und. Al-Elektroden in Luft und Wasserstoff bei
geringen Entladestromstarken untersucht und die sich ergebenden Beziehungen besprochen.
4. Die Grol3e der bei Kathodenbelichtung eintretenden
Anderungen der Entladungsparameter ist abhangig von der
Intensitat des auf die Kathode fallenden Lichtes.
Es sei mir gestattet, an dieser Stelle Hrn. Professor
Dr. H. D e m b e r fur die Anregung und Fijrderung dieser
Arbeit meinen ehrerbietigsten Dank auszusprechen.
D r e s d e n , Physikalisches Institut der Techn. Hochschule,
im Oktober 1926.
Literaturverxeiohnis
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1884.
2) E. G o l d a t e i n , Wied. Ann. 24. S. 79-82. 1885.
3) I. A. C u n n i n g h a m , Phil. Mag. 4. S. 684-703. 1902.
4) A. W e h n e l t , Erl. Berichte 36. S. 115-123. 1903.
5 ) A. W e h n e l t , Ann. d. Phys. 14. S. 425. 1904.
6) W. W e s t p h a l , Ann. d. Phys. 27. 8. 571. 1908.
7) K . E i s e n m a n n , Verh. d. D. Phys. Ges. 12. S. 725. 1910.
8) G. W i e d e m s n n und C. S c h m i d t , Wied. Ann. 62. S. 468.1897
9) C. S c h m i d t , Ann. d. Phys. 1. S. 625. 1900.
10) A. J a c h a n , Dissertation Berlin 1916.
11) A. W e h n e l t und A. J a c h a n , Ztscbr. f. Phys. 81. S.666.1925.
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13) H. D e m b e r und G. G e h l h o f f , Verh. d. D. Phys. Ges. 8.
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14) G. G e h l h o f f , Verb. d. D. Phys. Ges. 12. S. 411. 1910.
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16) H. G r e i n a c h e r , Pbys. Ztschr. 26. S. 376. 1925.
17) L. B e r g m a n n , Phys. Ztschr. 26. S. 469. 1925.
344
E. Sakwedd
18) R. H o l m , Phys. Ztschr. 16. S. 241. 289. 782. 1914; 16. S. 20.
70. 1915; siehe hierzu auch unter 33), 41), 42).
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20) H. S t i i c k l e n , Phys. Ztschr. 26. S. 401. 1924.
21) W.G. B a k e r , Proc. Cambr. Phil. Soc. 11. S. 472. 1902.
22) W. K a u f m a n n , Ann. d. Phys. 2. S. 173. 1900.
23) W.D a l l e n h a c h , Phys. Ztschr. 27. S. 101. 448. 1926.
24) C. S c h m i d t , Ann. d. Phys. 12. S. 622. 1903.
25) R. S e e l i g e r und 1. Bchmekel, Phys. Ztschr. 26. S. 471. 1925.
26) F. M. P e n n i n g , Phys. Ztschr. 27. S. 187. 1926.
27) G. H o l s t und E. O s t e r h u i s , Phil. Mag. 46. S. 1117. 1923.
28) I.M. S c h m i e r e r , Ztschr. f. techn. Phys. S. 370. 1925.
29) I. S. T o w n s e n d , Marx' Handb. d. Radiologie Bd. I S. 381ff.
30) W . S c h o t t k y u. v o n I s s e n d o r f , Ztschr.f.Phys. 3l.S.163. 1925.
31) A. G u n t h e r s c h u l z e , Ztschr. f. techn. Pbys. 6. S. 446. 1925.
32) W. D a l l e n h a c h , E. G e r e k e und E. S t o l l , Phys. Ztschr. 26.
S. 10. 1925.
33) R. H o l m , Phys. Ztschr. 26. S. 412. 1925 (siehe hierzu auch
unter lE), 41), 42).
34) R. S e e l i g e r , Phys. Ztschr. 27. S. 22. 1926.
35) B. S e e l i g e r , Jahrb. d. Rad. u. Eiektronik 20. S. 353. 1924.
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37) A. J a n i t z k y , Zeitschr. f. Phys. 36. S. 27. 1925.
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39) I. P. C a s s i o t , Proc. Roy. SOC.10. S. 393. 1860.
40) E. Marx, Handb. d. Radiologie Bd. 111. S. 197.
41) R. H o l m , Phys. Zeitschr. 25. S. 497. 1924.
42) R. H o l m , Phys. Zeitschr. 19. S. 548. 1918.
43) E. W a r b u r g , Wied. Ann. 40. S. 1. 1890.
44) N. H e h l , Phys. Zeitschr. 3. S. 549. 1902.
45) 0. L e h m a n n , Verh. Naturwiss. Verein Karlsruhe 16. S. 13.1902.
46) E. Marx, Handb. d. Radiologie Bd. 111. 8. 172.
47) E. Marx, Handb. d. Radiologie Bd. 111. S. 173.
48) E. Marx, Handb. d. Radiologie Bd. 111. S. 150,
49) R. W h i d d i n g t o n , Nature Nr. 2918. 116. S. 506. 1925.
50) C. S a m s o n , Zeitschr. f. techn. Phys. 6. S. 281. 1925.
51) E. Marx, Handb. d. Radiologie Bd. 111. S. 56.
52) H. A. W i l s o n , Phil. Mag. 6. S. 180. 1903.
53) J. Wiirschmidt, Verh. d. D. Phys. Ges. 12. S. 652. 1910.
64) E. Marx, Hmdb. d. Radiologie Bd. 111. S. 180.
55) E. M a r x , Handb. d. Radiologie Bd. 111. S. Iff.
56) G. G e h l h o f f , Lehrh. d, techn. Phys. S. 950ff., 992ff.
57) G. G e h l h o f f , Lehrb. d. techn. Phys. S.978.
58) E. W a r b u r g , Wied. Ann. 31. S. 545. 1887. Vgl. hierzu auch
unter 43).
59) G. G e h l h o f f , Dissertation Berlin 1907; Ann. d. Phys. 24.
S. 553, 1907.
Der Einflup einer Bestrahlung der Kathode
usw.
345
60) J. J. S l e p i a n , Phys. Rev. 27. S. 249. 1926.
61) M a r o n E. H u f f o r d , Phys. Rev. 27. S. 110. 1926.
62) A. G i i n t h e r s c h u l z e , Zeitschr. f. Phys. 20. S. 1. 1923.
63) E. Marx, Handb. d. Radiologie Bd. 111. S. 44ff.
64) W.H. M c C u r d y , Phil. Mag. 46. S. 527, 1923.
65) I. L a n g m u i r , Gen. Electr. Rev. 26. S. 731. 1923; Journ.
Franklin-Inst. 196. S. 751. 1923; Science 58. S. 290. 192%
66) K. R o t t g s r d t , Ann. d. Phys. 33. S. 1161. 1910 (Ergilnzungs-
band).
67) A. S c h a u f e l b e r g c r , Dissertation Ziirich 1921.
68) C1. A. S k i n n e r , Phil. Mag 8. 8. 397. 1904.
69) E. Marx, Handb. d. Radiologie Bd. 1x1. S. 229.
70) A. G u n t h e r s c h u l z e , Zeitschr. f. Phys. 15. S. 8. 1923.
71) R. R e i g e r , Phys. Zeitschr. ?. S. 68. 1906.
72) H. G r e i n a c h e r , Phys. Zeitschr. 27. S. 402. 1926.
73) G. V a l l e , Phys. Zeitschr. 27. S. 473. 1926.
74) G. Gehlhoff, Lehrb. d. techn. Phys. S. 980.
75) E. Marx, Handb. d. Radiologie Bd. 111. S. 208.
76) E. W i e d e m a n n n. G. C. S c h m i d t , Wied. Ann.66. S. 314. 1898.
77) K. C u n r a d i , Ann. d. Phys. 81. S. 155. 1926.
78) G. G e h l h o f f , Lehrb. d. techn. Phya. S. 946/947. 967.
79) E. W i e d e m a n n u. H. E b e r t , Wied. Ann. 33. S. 241. 1888.
(Eingegangen 15. Dezember 1926)
Annalen der Physik, IV. Folge, Band 82
Tafel I V
Fig. 3
K = Kathode.
A = Anode. Elektrodenentfernung 14,5 mm
Fig. 4
Amp. Elektrodenmaterial: Aluminium.
Stromstarke: 1,5
Elektrodenentfernung: 14,5 mm. Gas: Luft. Druck: 1,5 mm Hg
Fig. 5
E. Salzwedel
Annalen der Physilc, I I.: Folge, Band 82
Tafel V
-
Stromstiirke: 1,2 1 0 - ~ Amp. Elektrodenmaterial: Aluminium.
Elektrodenentfernung: 14,5 mm. Gas: Luft. Druck: 1,5 mm Hg
Fig. 6
.
Stromstarke: 4,s
Amp. Elektrodenmaterial: Aluminium.
Elektrodenentfernung: 14,5 mm. Gas: Luft. Druck: 0,2 mm Hg
Fig. 7
E. Salzmedel
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